CN102676035A - 一种高光泽抗划耐磨环保水性木器清漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高光泽抗划耐磨环保水性木器清漆，其由以下重量百分含量组分组成：芳香族聚氨酯分散体35～45％，丙烯酸改性聚氨酯乳液30～40％，分散剂0.1～0.3％，抗划耐磨助剂0.5～3％，竹炭粉1～2％，抗划伤蜡助剂1～3％，消泡剂0.1～0.8％，润湿剂0.2～0.6％，水与其它组分7～20％；本发明还公开该清漆的制备方法，包括步骤：在分散缸中加入芳香族聚氨酯分散体和丙烯酸改性聚氨酯乳液并进行中速分散，之后均匀混入分散剂、抗划耐磨助剂及竹炭粉，高速分散15～30分钟后，加入抗划伤蜡助剂、水、消泡剂、润湿剂、流平剂和其它组分，中速分散40分钟后，取样检测成品细度与粘度，过滤，装罐，包装。本发明大大降低产品VOC的含量，光泽度高，耐磨抗划性能好。

Description

一种高光泽抗划耐磨环保水性木器清漆及其制备方法

【技术领域】

本发明涉及一种水性木器清漆，尤其涉及一种高光泽抗划耐磨环保水性木器清漆，本发明还涉及一种该高光泽抗划耐磨环保水性木器清漆的制备方法。

【背景技术】

油性木器涂料以各种有机溶剂如苯类、酮类、酯类、醚类等为分散介质，这些溶剂容易挥发，有刺激性气味且对人体存在着不同程度的毒害，在生产过程、应用过程及干燥过程中不断挥发到空气中或被人体吸收，严重地破坏环境，伤害人体健康。水性木器涂料以水为分散介质，彻底消除了有机溶剂对人体的危害，具有传统油性涂料不可比拟的优势，诸如绿色、环保、健康、节能等。

从20世纪90年代初开始，世界发达国家开始了“绿色革命”，带动涂料产业向“绿色”产品方向大步迈进。2008年欧盟已全面禁止了溶剂型涂料的生产。中国政府虽然没有明文禁止油性涂料的使用，但是，从国家近3年实施的各类标准和法规来看，中国政府正在逐步限制溶剂型涂料的生产和使用：2008年10月1日，制订并实施了国家最新标准强制性标准《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》(GB18582-2008)；2010年6月1日，正式实施国家最新标准强制性标准GB24410-2009《室内装饰装修材料水性木器涂料中有害物质限量》；2010年7月1日，开始实施国家标准GB/T 23999-2009《室内装饰装修用水性木器涂料》。

我国水性木器涂料起步较晚，整体技术水平相对落后，应用也有局限性。目前的木器涂料市场上，油性木器涂料占有99.5％以上的市场份额，处在绝对的控制地位；水性木器涂料处于市场试用的阶段，其市场占有率不到0.5％。与油性木器涂料的性能相比，水性木器涂又普遍存在漆膜光泽度较低、耐划伤性与耐磨性较差等问题，因此，研发一种高光泽抗划耐磨环保水性木器清漆、并提供该种涂料的制备技术，对于突破水性木器涂料的性能瓶颈、促进木器涂料的全面水性化、推动木器涂料的转型升级，具有十分重要的经济效益与社会价值。

水性木器涂料用树脂大致可分为水性丙烯酸酯树脂、水性聚氨酯分散体、水性丙烯酸改性聚氨酯三大类型。

水性丙烯酸酯树脂具有快干、透明性好、保光保色性好等优点，附着力、光泽、硬度和耐候性能也相对较好；其缺点是，最低成膜温度高、成膜性及柔韧性较差、耐水耐溶剂性差、热粘冷脆。

水性聚氨酯一般是采用双异氰酸酯、聚酯(醚)多元醇，以双羟甲基丙(丁)酸引入羧基三元缩合形成聚氨酯(PU)。聚氨酯分子结构中具有硬链段和软链段组成的链段结构，决定了其既坚硬又柔韧的独特性能；其两相结构使水性聚氨酯具有优异的低温成膜性、流平性及柔韧性，抗热回粘性好；由于氢键的存在，使其具有耐磨、高硬度。但是，该类树脂产品在稳定性、自增稠性、固含量、保光性等方面存在不足。

水性丙烯酸改性聚氨酯具有价格适中、硬度较高、物理与力学性能较好等特点，比较和谐地平衡了水性丙烯酸树脂和水性聚氨酯树脂在性能与价位上的优点与缺点，具有良好的互补性。利用二者有机结合来提高材料的综合性能，已成为研制新一代水性木器涂料的重要途径。

【发明内容】

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种配方简单合理，能有效实现高光泽，抗划耐磨的环保水性木器清漆。

本发明的另一个目的，是提供一种该高光泽抗划耐磨环保水性木器清漆的制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下方案：

一种高光泽抗划耐磨环保水性木器清漆，其特征在于按重量百分含量由以下组分组成：

如上所述的一种高光泽抗划耐磨环保水性木器清漆，其特征在于所述的抗划耐磨助剂为纳米氧化铝微粒。由于其粒径小，比表面积大，表面能高，因此具有极强的表面活性和吸附能力，可增加涂膜与基体间的附着力以及涂膜的硬度和耐磨性。

本发明采用国内领先的丙烯酸改性聚氨酯树脂的室温自交联技术与无机氧化铝材料的纳米技术。以高性能室温自交联水性丙烯酸改性聚氨酯树脂为主要基料，并将其与国外引进的芳香族聚氨酯树脂进行混拼，研发出低碳环保型高光泽抗划耐磨水性木器清漆及其制备方法。

如上所述的一种高光泽抗划耐磨环保水性木器清漆，其特征在于所述的抗划伤蜡助剂为微粉化聚四氟乙烯改性的聚乙烯蜡。

如上所述的一种高光泽抗划耐磨环保水性木器清漆，其特征在于所述的消泡剂为水性高效消泡剂。所述的水性高效消泡剂为Airex902W水性高效消泡剂，本消泡剂是聚醚硅氧烷共聚物乳液。

如上所述的一种高光泽抗划耐磨环保水性木器清漆，其特征在于所述的润湿剂为水性润湿剂。所述的水性润湿剂为WET KL 245水性润湿剂，本润湿剂是聚醚硅氧烷共聚物。

如上所述的一种高光泽抗划耐磨环保水性木器清漆，其特征在于所述的助剂为催干剂、防腐剂、增稠剂、成膜助剂、防霉剂或流平剂中四种以上的混合物。

如上所述的一种高光泽抗划耐磨环保水性木器清漆，其特征在于所述的催干剂为二月桂酸二丁基锡，其含量为0.03～0.08％；所述的防腐剂为异噻唑啉酮类杀菌剂其含量为0.1～0.3％；所述的增稠剂为非溶剂型聚氨酯增稠剂，其含量为0.3～0.9％；所述的成膜助剂为二丙二醇甲醚，其含量为2～3％；所述的防霉剂为3-碘-2-炔丙基丁基氨基甲酸酯，其含量为0.1～0.3％；所述的流平剂为聚醚硅氧烷共聚物，其含量为0.05～0.1％。其中所述的含量均为相对于清漆总重量的重量百分含量。

如上所述一种高光泽抗划耐磨环保水性木器清漆的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤：

首先在分散缸中加入芳香族聚氨酯分散体和丙烯酸改性聚氨酯(PUA)乳液并进行中速分散，之后均匀混入分散剂、抗划耐磨助剂及竹炭粉，高速分散15～30分钟后，加入抗划伤蜡助剂、水、消泡剂、润湿剂、流平剂和其它组分，中速分散40分钟后，取样检测成品细度与粘度，过滤，装罐，包装。

如上所述的制各技术，其特征在于所述的中速分散的速度为600～800r/min；所述高速分散的速度为1000～1500r/min。

如上所述的制备技术，其特征在于所述的成品细度为≤35μm，所述的成品粘度为20～50mm²/s。

本发明中所述的PUA乳液为意大利Lamberti公司的ESACOTE PU145乳液。该乳液具有优异的低温成膜性、流平性及柔韧性，中硬度，透明度高，色泽好，耐化学性好等特点。

本发明中所述的芳香族聚氨酯分散体为山东奥德美高分子材料有限公司的F206A乳液。该乳液具有光泽度高，硬度高，耐水性好，耐生活污渍强，抗冲击，耐磨性与抗划伤性能优越等特点。

本发明中所述的竹炭粉规格为1000～4000目，多用作涂料类工业产品原料。由于超细加工之后竹炭的比表面积呈几何级数增长，竹炭的吸附、分解等特殊功能亦同步强化。

本发明中所述的分散剂为德国汉高5040分散剂，具有良好的耐热性、互溶性、效率高，粘度稳定，防止涂料沉淀、凝絮。保持光泽性好、无毒、无腐蚀、无特殊气味。

本发明的配方中：

①优选高性能乳液基料体系

目前国内形成的水性木器涂料体系主要基于纯丙烯酸乳液，改性丙烯酸聚氨酯冷拼乳液，聚氨酯合成改性丙烯酸乳液以及聚氨酯分散体等基料体系。各个基料体系具有突出的优点和缺点。基于对乳液基料体系市场信息和样品的广泛收集，汇集国内外的优势乳液生产企业的尖端产品，通过先进的实验设计方法与配方工艺优化，全面评估产品的各项性能、并加以分析对比和筛选，从中优选出几个最优的基料体系和样品，为进一步测试混合复配试验提供具体的优势基料样品。

②混合复配高性能乳液基料体系达到最大的协同效应

对目前基料体系的选择和搭配共混，形成基料复配体系、进行获得协同效应，不但使不同的基料体系的优缺点达到互相弥补的作用，同时在一些性能上得到突破，达到一个同等基料技术基础上的性能突破。本体系选用的聚氨酯改性丙烯酸基料体系将选用芳香族聚氨酯作为一个基本基料，复配上丙烯酸改性聚氨酯(PUA)乳液体系，充分发挥芳香族聚氨酯体系优秀的机械力学性能、PUA乳液体系优异的耐黄变性能、突出的耐化学品性能及光泽高的优势，通过科学的DOE实验研究方法，确定最为优化的复配比例、组分含量及配方工艺。其突出的发现是，不但让两个体系达到一个优势互补的协同效应，同时弥补了各自的弱势和缺点，从而让漆膜的光泽高和抗划耐磨性能满足行业标准的基本要求的同时，其耐化学品、耐黄变性能等均提升到一个更高的层面。

③创造性地引进竹炭除醛净味组分，优化配方体系，达到净味效果

竹炭存在微孔结构，具有较高的孔隙度(大孔隙、中孔和微孔)和高比表面积，对甲醛、挥发性溶剂等有害气体有很好的物理吸收作用，在涂料中的应用越来越多。当然，物理吸附作用具有一定的局限性，主要表现在两个方面：一是存在饱和度，二是吸附能力和温度有气关。因此，通过物理吸附来去除室内空气中的甲醛与挥发性溶剂等有害气体，在一定程度上是切实可行、行之有效的方案。

乳液合成过程使用了各种乳胶保护技术，同时工艺的差异导致合成效率的差异，往往带进去了一些味道较大甚至具有刺激性的助剂和单体，使基料乳液的气味较为刺激；配成涂料成品后，味道仍然长期的释放，令消费者难以接受。通过与供应商的合作开发，避免在基料原料中添加含有刺激性气味的成分，同时通过调整工艺以提高合成效率、通过采用附加工艺以降低成品中的游离单体的残留量，最终将成品的气味达到最低。在该优势乳液的基础上，通过添加优选的低气味、零VOC(有机挥发组分)的涂料组分，避免配方中因为加入大量的刺激味道的助剂而使成品具有刺激性的气味。为了达到产品气味最低的技术要求，替换并取消了一些常规的涂料添加剂，并采用了本公司独特的净昧技术配方平台，跳出了传统的配方体系框架，使产品配方的存储性和稳定性受到了极大的挑战，但也令产品的气味百分之百地到达净味要求。

④添加特殊助剂，提高水性漆的表面抗划伤耐磨效果

水性木器涂料的干燥后的漆膜的致密性较溶剂型的涂料的要低，导致漆膜的表面抗划伤作用普遍偏低，在使用过程容易常常因为一些表面粗糙的硬物体快速划过而在平整的漆膜表面留下一道明显的伤痕，从而破坏了漆膜表面的美感。本配方在复配乳液基础上使漆膜达到一个最佳的物理化学性能的同时，在水性木器涂料配方中引进蜡乳液，以改善漆膜的手感与抗划伤性能；引进纳米氧化铝材料，利用无机氧化铝的纳米材料技术，强势提高漆膜的硬度和耐磨性能。通过特殊的精选与优化利用，使水性涂料的抗划伤耐磨作用可以跟溶剂型漆膜效果媲美，大大提高了水性木器涂料的耐用效果。

综上所述，本发明的有益效果：

(1)本发明产品采用净味调漆技术，降低了涂料罐内和施工过程的刺激性挥发物的用量，大大降低产品VOC的含量。本水性清漆产品的TVOC可控制在170g/L以下，大大低于涂料行业最严格的环保标准HJ/T201-2005要求的限量值250g/L，从而强势突显高性能水性木器涂料的环保性能。

(2)本发明产品通过筛选最佳高光乳液及科学配方体系，使得产品漆膜光泽达到85°(按GB/T9754规定测定，60°)以上，解决了一直以来单组份水性木器清漆光泽偏低的弊病。

(3)本发明产品通过筛选各种优势技术的基料进行技术复配，发挥乳液体系的协同作用，大大提高漆膜的物理力学性能，产品的抗划伤性能可达到GB/T9279标准的要求；耐磨性损耗不大于0.020g(750g/500r)，远低于HG/T3828-2006中设定的0.030g的标准。需要指出的是，HG/T3828-2006标准是室内用溶剂型木器涂料的评估标准，而本专利所涉及的水性涂料产品竟然可以同样适用。

(5)本发明产品满足行业标准：HG/T3828-2006《室内用水性木器涂料》行业标准。

(6)本发明产品符合环保标准《环境标志产品技术要求：水性涂料》HJ/T201-2005。

(7)本发明产品通过优势乳液复配技术，弥补了传统含聚氨酯成分的耐碱性差的缺陷，提高了漆膜的耐化学品性能，全项通过HG/T3828-2006要求的各项耐化学品测试，使该产品的使用更加具有耐久性的优势。

(8)本发明产品能有效净化室内挥发性有害物质，具有天然木纹的优雅美感、出色的填充性与可打磨性。

【具体实施方式】

下面结合具体实施方式对本发明进行详细描述：

一种高光泽抗划耐磨环保水性木器清漆，按重量百分含量由以下组分组成：

如上所述水性木器清漆的制备方法，包括以下步骤：首先在分散缸中加入芳香族聚氨酯分散体和丙烯酸改性聚氨酯乳液并进行中速分散，之后均匀混入分散剂、抗划耐磨助剂及竹炭粉，高速分散15～30分钟后，加入抗划伤蜡助剂、水、消泡剂、润湿剂、流平剂和其它组分，中速分散40分钟后，取样检测成品细度为≤35μm与粘度为20～50mm²/s范围内，过滤，装罐，包装，其中，中速分散的速度为600～800r/min，高速分散的速度为1000～1500r/min。

实施例1

一种高光泽抗划耐磨环保水性木器清漆，由以下重量百分含量组分组成：

首先，在分散缸中加入芳香族聚氨酯分散体和PUA乳液，并进行中速分散，所述的中速分散的速度为600～800r/min，之后均匀混入分散剂、纳米氧化铝抗划耐磨助剂及竹炭粉，高速分散15～30分钟后，其中所述高速分散的速度为1000～1500r/min，加入抗划伤蜡助剂、水、消泡剂、润湿剂和其它组分，中速分散30分钟后，取样检测成品细度与粘度，若成品细度达到≤35um、粘度为20～50mm²/s时即为合格品，然后过滤，装罐，包装。

检测结果：TVOC：168g/L，漆膜光泽：86°(按GB/T9754规定测定，60°)，抗划伤：GB/T9279标准下无划伤，耐磨性损耗：0.020g(750g/500r)。

实施例2

一种高光泽抗划耐磨环保水性木器清漆，由以下重量百分含量组分组成：

制备方法同实施例1

检测结果：TVOC：167g/L，漆膜光泽：85°(按GB/T9754规定测定，60°)，抗划伤：GB/T9279标准下无划伤，耐磨性损耗：0.017g(750g/500r)。

实施例3

一种高光泽抗划耐磨环保水性木器清漆，由以下重量百分含量组分组成：

制备方法同实施例1。

检测结果：TVOC：169g/L，漆膜光泽：85°(按GB/T9754规定测定，60°)，抗划伤：GB/T9279标准下无划伤，耐磨性损耗：0.016g(750g/500r)。

实施例4

一种高光泽抗划耐磨环保水性木器清漆，由以下重量百分含量组分组成：

制备方法同实施例1。

检测结果：TVOC：170g/L，漆膜光泽：85°(按GB/T9754规定测定，60°)，抗划伤：GB/T9279标准下无划伤，耐磨性损耗：0.018g(750g/500r)。

实施例5

一种高光泽抗划耐磨环保水性木器清漆，由以下重量百分含量组分组成：

制备方法同实施例1。

检测结果：TVOC：166g/L，漆膜光泽：86°(按GB/T9754规定测定，60°)，抗划伤：GB/T9279标准下无划伤，耐磨性损耗：0.018g(750g/500r)。

实施例6

一种高光泽抗划耐磨环保水性木器清漆，由以下重量百分含量组分组成：

制备方法同实施例1。

检测结果：TVOC：165g/L，漆膜光泽：85°(按GB/T9754规定测定，60°)，抗划伤：GB/T9279标准下无划伤，耐磨性损耗：0.020g(750g/500r)。

实施例7

一种高光泽抗划耐磨环保水性木器清漆，由以下重量百分含量组分组成：

制备方法同实施例1。

检测结果：TVOC：164g/L，漆膜光泽：87°(按GB/T9754规定测定，60°)，抗划伤：GB/T9279标准下无划伤，耐磨性损耗：0.019g(750g/500r)。

实施例8

一种高光泽抗划耐磨环保水性木器清漆，由以下重量百分含量组分组成：

制备方法同实施例1。

检测结果：TVOC：167g/L，漆膜光泽：87°(按GB/T9754规定测定，60°)，抗划伤：GB/T9279标准下无划伤，耐磨性损耗：0.018g(750g/500r)。

实施例9

一种高光泽抗划耐磨环保水性木器清漆，由以下重量百分含量组分组成：

制备方法同实施例1。

检测结果：TVOC：169g/L，漆膜光泽：85°(按GB/T9754规定测定，60°)，抗划伤：GB/T9279标准下无划伤，耐磨性损耗：0.019g(750g/500r)。

Claims (10)

1.一种高光泽抗划耐磨环保水性木器清漆，其特征在于按重量百分含量由以下组分组成：

2.根据权利要求1所述的一种高光泽抗划耐磨环保水性木器清漆，其特征在于所述的抗划耐磨助剂为纳米氧化铝微粒。

3.根据权利要求1所述的一种高光泽抗划耐磨环保水性木器清漆，其特征在于所述的抗划伤蜡助剂为微粉化聚四氟乙烯改性的聚乙烯蜡。

4.根据权利要求1所述的一种高光泽抗划耐磨环保水性木器清漆，其特征在于所述的消泡剂为水性高效消泡剂。

5.根据权利要求1所述的一种高光泽抗划耐磨环保水性木器清漆，其特征在于所述的润湿剂为水性润湿剂。

6.根据权利要求1所述的一种高光泽抗划耐磨环保水性木器清漆，其特征在于所述的其他组分为催干剂、防腐剂、增稠剂、成膜助剂、防霉剂或流平剂中四种以上的混合物。

7.根据权利要求6所述的一种高光泽抗划耐磨环保水性木器清漆，其特征在于所述的催干剂为二月桂酸二丁基锡，其含量为0.03～0.08％；所述的防腐剂为异噻唑啉酮类杀菌剂，其含量为0.1～0.3％；所述的增稠剂为非溶剂型聚氨酯增稠剂，其含量为0.3～0.9％；所述的成膜助剂为二丙二醇甲醚，其含量为2～3％；所述的防霉剂为3-碘-2-炔丙基丁基氨基甲酸酯，其含量为0.1～0.3％；所述的流平剂为聚醚硅氧烷共聚物，其含量为0.05～0.1％；其中所述的含量均为相对于清漆总重量的重量百分含量。

8.权利要求1-7中任一项所述的一种高光泽抗划耐磨环保水性木器清漆的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤：

首先在分散缸中加入芳香族聚氨酯分散体和丙烯酸改性聚氨酯乳液并进行中速分散，之后均匀混入分散剂、抗划耐磨助剂及竹炭粉，高速分散15～30分钟后，加入抗划伤蜡助剂、水、消泡剂、润湿剂、流平剂和其它组分，中速分散40分钟后，取样检测成品细度与粘度，过滤，装罐，包装。

9.根据权利要求8所述的一种高光泽抗划耐磨环保水性木器清漆的制备方法，其特征在于所述的中速分散的速度为600～800r/min；所述高速分散的速度为1000～1500r/min。

10.根据权利要求8所述的一种高光泽抗划耐磨环保水性木器清漆的制备方法，其特征在于所述的成品细度为≤35μm，所述的成品粘度为20～50mm²/s。